Seramik nitrida silikon (formula kimia Si₃N₄) mewakili jenis baharu bahan anorganik bukan logam yang tipikal, diklasifikasikan sebagai seramik struktur berprestasi tinggi.
Ia terbentuk melalui tindak balas suhu tinggi antara unsur silikon dan nitrogen, mempamerkan kekuatan ikatan kovalen yang amat tinggi. Ini memberikannya gabungan sifat ringan, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan haus, ketahanan kejutan terma, dan ciri penebat elektrik yang cemerlang.

Bagi jurutera, memahami kategori silikon nitrida adalah sangat penting. Silikon nitrida ialah bahan seramik yang didominasi ikatan kovalen dengan kestabilan kimia yang luar biasa. Ia mengekalkan integriti struktur dan ciri prestasinya walaupun dalam persekitaran suhu tinggi melebihi 1200°C, menjadikannya meluas digunakan dalam sektor berteknologi tinggi seperti mesin, elektronik, tenaga, dan semikonduktor.

Ya. Seramik nitrida silikon, bersama karbonida silikon, oksida aluminium, nitrida aluminium dan lain-lain, tergolong dalam kategori bahan anorganik bukan logam baharu, yang secara kolektif dirujuk sebagai “seramik lanjutan” atau “seramik khusus”.
Bahan-bahan ini berbeza daripada seramik konvensional kerana ia dibentuk melalui penyediaan serbuk halus dan sintering pada suhu tinggi, mempamerkan mikrostruktur yang boleh dikawal serta sifat mekanikal dan fungsional yang cemerlang.

Demikian juga, seramik boron nitrida tergolong dalam kategori bahan anorganik bukan logam baharu. Walau bagaimanapun, boron nitrida lebih cenderung kepada seramik fungsional, manakala silikon nitrida mempunyai ciri struktur dan fungsional, menjadikannya amat sesuai untuk persekitaran kejuruteraan yang melibatkan tekanan suhu tinggi dan kejutan terma.

Dari sudut aplikasi, seramik nitrida silikon mewakili jenis komposit yang tergolong dalam kedua-dua seramik struktur dan seramik fungsional.

• Sebagai seramik struktur, ia boleh menahan beban tinggi dan suhu melampau, dan sering digunakan dalam komponen yang mengalami tekanan tinggi seperti impeller enjin, bola galas, dan alat pemotong.

• Sebagai seramik fungsional, sifat kekonduksian terma yang tinggi dan penebat elektriknya menjadikannya bahan ideal untuk pembungkusan elektronik dan substrat modul kuasa.

Ini juga menjelaskan mengapa seramik nitrida silikon begitu digemari dalam industri mekanikal, elektronik dan semikonduktor dalam pembuatan berteknologi tinggi.

Ketumpatan seramik silikon nitrida biasanya 3.2 g/cm³, hanya 40% daripada ketumpatan keluli, dan lebih ringan daripada alumina. Sifatnya yang ringan menjadikannya penyelesaian ideal untuk mengurangkan berat struktur sebagai alternatif kepada bahan logam.

Konduktiviti terma silikon nitrida berkisar antara 20 hingga 90 W/m·K dan boleh disesuaikan dengan memasukkan bahan tambahan oksida atau mengawal saiz butir.
Substrat seramik nitrid silikon dengan kekonduksian terma tinggi menunjukkan prestasi cemerlang dalam pembungkusan elektronik, menawarkan kelebihan berganda iaitu kekonduksian terma dan penebat elektrik.

Parameter-parameter ini menentukan kebolehgunaan meluas silikon nitrida dalam komponen mekanikal suhu tinggi dan pembawa elektronik.

Proses penyediaan seramik silikon nitrida secara langsung menentukan prestasi dan kosnya. Proses yang biasa digunakan pada masa ini termasuk:

1. Pembakaran pada tekanan atmosfera (GPSN): Sesuai untuk pengeluaran berkuantiti tinggi, dengan kos yang agak rendah;

2. Pembentukan Sinteran Tekanan Panas (HPSN): ketumpatan dan kekuatan tinggi, digunakan untuk komponen struktur kelas atasan;

3. Pemampatan Isostatik Panas (HIP): Memperkuatkan ikatan butir melalui rawatan nitrogen bertekanan tinggi, sekali gus meningkatkan kekonduksian terma dan kekuatan.

4. Pembakaran Sinus Berikatan Reaksi (RBSN): kos rendah, sesuai untuk produk berskala besar.

Seramik silikon nitrida yang disinter dan ditekan panas kini secara meluas digunakan dalam galas mekanikal berketepatan tinggi, alat pemotong, komponen turbin dan bidang lain. Dengan kemajuan teknik pemesinan berketepatan tinggi untuk seramik silikon nitrida, ketepatan pembuatan geometri kompleks dan komponen mikrostruktur terus bertambah baik.

Bola seramik nitrida silikon mewakili salah satu aplikasi paling menonjol di pasaran.
Berbanding dengan bola keluli, ia menawarkan kelebihan seperti kekerasan tinggi, ketumpatan rendah, ketahanan haus, ketahanan kakisan, dan ketahanan pengembangan terma.

Aplikasi dan ciri-ciri bola seramik nitrida silikon:

• Untuk galas berkelajuan tinggi, pam vakum, turbin penerbangan, dan skru bola tepat;

• Mampu beroperasi secara berterusan dalam vakum, media korosif dan persekitaran suhu tinggi;

• Koefisien geseran rendah, tidak magnetik, bebas pelinciran.

Oleh itu, pengeluar bola seramik nitrida silikon biasanya merupakan rakan kongsi utama dalam rantaian bekalan bagi pengeluar galas tepat, berkhidmat secara meluas dalam sektor automotif, motor elektrik, kejuruteraan mekanikal dan tenaga baharu.

Substrat seramik nitrida silikon (Substrat Si₃N₄) adalah antara bahan teras dalam industri elektronik kuasa dan semikonduktor.
Disebabkan kekonduksian terma yang tinggi dan sifat pengembangan terma yang rendah, ia secara berkesan menyelesaikan isu penjanaan haba dan tekanan terma dalam modul kuasa.

Secara khusus, substrat seramik silikon nitrida berketinggian konduktiviti terma dan substrat seramik silikon nitrida bersadur tembaga (Si₃N₄ DBC) muncul sebagai substrat pembungkusan penting untuk IGBT, modul MOSFET, dan penukar daya kenderaan tenaga baharu.

Seramik nitrida silikon untuk semikonduktor juga digunakan dalam komunikasi 5G, penukar fotovoltaik dan pembungkusan elektronik aeroangkasa, memberikan sokongan yang boleh dipercayai untuk meningkatkan ketumpatan kuasa dan pengurusan terma sistem.

Elemen pemanas seramik nitrida silikon, kerana kekonduksian terma yang tinggi dan sifat penebat elektriknya, boleh memanaskan dengan pantas dan mengekalkan suhu yang stabil dalam persekitaran ekstrem.
Ia sering digunakan untuk:

• Sistem Kawalan Suhu Peralatan Semikonduktor

• Peralatan Penghilangan Ais dan Pencegahan Kabus untuk Pesawat

• Peralatan pemanasan industri
  Keselamatannya dan kecekapan tenaganya kedua-duanya melebihi elemen pemanas logam tradisional.

Dalam sektor bahan tahan api, produk silikon nitrida yang diikat dengan silikon karbida dan bata silikon karbida yang diikat dengan silikon nitrida mempamerkan ketahanan kejutan terma yang luar biasa serta ketahanan terhadap hakisan slag. Ia kerap digunakan dalam senduk, tanur sintering, dan sel elektrolitik aluminium. Fasa pengikat silikon nitrida meningkatkan ketahanan pengoksidaan produk, memanjangkan jangka hayat lapisan dalaman tanur, dan mengurangkan kos penyelenggaraan.

Harga seramik silikon nitrida berbeza-beza bergantung kepada ketumpatan, ketepatan pemesinan, proses sintering, dan bidang aplikasi.
Pada masa ini di pasaran:

• Seramik nitrida silikon untuk komponen struktur: kira-kira 300–800 yuan setiap kilogram;

• Bola seramik nitrida silikon berketepatan tinggi: berharga antara 2–10 yuan setiap satu;

• Subsat yang mempunyai kekonduksian terma tinggi: 50–200 yuan setiap helaian.

Dengan kematangan bahan serbuk dalam negara dan peralatan, beberapa pengeluar bola seramik silikon nitrida dan pengeluar substrat di China kini telah mencapai pengeluaran besar-besaran.
Terutamanya di rantau seperti Shenzhen, Wuxi, dan Dongguan, perusahaan-perusahaan mencapai pengeluaran berskala besar seramik silikon nitrida berprestasi tinggi melalui barisan pengeluaran automatik.

Sebagai pengeluar seramik lanjutan profesional, kami mempunyai kelebihan berikut:

1. Lebih sepuluh tahun pengalaman dalam pengeluaran seramik berketepatan tinggi
   Kami mengkhusus dalam penyelidikan, pembangunan dan pemprosesan khusus seramik berprestasi tinggi termasuk silikon nitrida, aluminium nitrida, aluminium oksida dan boron nitrida.

2. Sistem kawalan hujung ke hujung
   Dari penyediaan serbuk, pembentukan dan sintering hingga pemesinan CNC tepat dan pemeriksaan, keseluruhan proses dikawal secara bebas untuk memastikan konsistensi dan kebolehpercayaan produk.

3. Peralatan dan pemeriksaan berketepatan tinggi
   Dilengkapi dengan mesin penggilingan CNC import, sistem pemeriksaan interferometri laser dan penganalisis ketumpatan, ketepatan dimensi boleh dicapai sehingga ±0.001mm.

4. Keupayaan pengubahsuaian dan penghantaran pantas
   Mendukung pengeluaran percubaan dalam kuantiti kecil dan penghantaran sampel pantas, memenuhi keperluan pelbagai institusi penyelidikan dan perusahaan pembuatan berteknologi tinggi.

5. Pensijilan Kualiti Antarabangsa
   Produk ini mempunyai pensijilan ISO 9001, REACH dan RoHS, memenuhi piawaian pasaran utama di Eropah, Amerika dan Asia.

Pembangunan masa depan seramik nitrid silikon akan memberi tumpuan kepada bidang-bidang berikut:

1. Sistem bahan dengan kekonduksian terma yang lebih tinggi (>100 W/m·K) untuk penyaluran haba elektronik berkuasa tinggi;

2. Struktur seramik komposit Si₃N₄–SiC, meningkatkan kekuatan lenturan dan ketahanan retakan;

3. Proses sintering gelombang mikro dan sintering kilat mengurangkan kitaran sintering dan menurunkan penggunaan tenaga;

4. Percetakan 3D seramik nitrid silikon membolehkan pembuatan pantas komponen struktur yang kompleks;

5. Teknologi pemesinan seramik nitrida silikon ultra-presisi yang memenuhi keperluan peralatan semikonduktor dan platform optik.

Inovasi-inovasi ini akan memacu pengembangan berterusan sempadan aplikasi seramik silikon nitrida dalam sektor tenaga baharu, aeroangkasa, pembuatan semikonduktor, dan kejuruteraan tepat.

Seramik nitrida silikon mewakili bahan anorganik bukan logam yang maju yang menggabungkan kekuatan struktur dengan sifat fungsional.
Ia mempunyai ketumpatan rendah, kekuatan tinggi, kekonduksian terma yang cemerlang, sifat penebat unggul, ketahanan pada suhu tinggi dan ketahanan terhadap kakisan, menjadikannya bahan penting untuk kemajuan pembuatan moden dan peralatan kelas atasan.

Daripada bola seramik silikon nitrida kepada substrat seramik silikon nitrida berketinggian konduktiviti terma, dan seterusnya kepada elemen pemanasan seramik silikon nitrida yang digabungkan dengan produk silikon karbida,
Bahan ini telah meresapi pelbagai industri, menjadi pemacu utama di sebalik pembuatan canggih China dan pengeluaran bahan dalam negara.

Pada masa hadapan, dengan kemajuan dalam teknologi sintering, ketulenan serbuk dan keupayaan pemesinan tepat, seramik silikon nitrida berprestasi tinggi dijangka menjadi salah satu bahan teras dalam pembuatan peralatan kelas atasan dan pembungkusan semikonduktor.